内容正文:
细胞代谢
专题二
非选择题审答突破(一) 细胞代谢类
(2025·广东卷,18)我国科学家以不同植物为材料,在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线(图a);比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异(图b),鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失,并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。
真题悟法
回答下列问题。
(1)图a中,当胞间CO2浓度在900~1 200 μmol·mol-1范围时,红光下光合速率的限制因子是 ,推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是
。
(2)图b中,突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近,推测其原因是 。
(3)归纳上述两个研究内容,总结出光影响植物的两条通路(图c)。通路1中,①吸收的光在叶绿体中最终被转化为 。通路2中吸收光的物质②为 。用箭头完成图c中②所介导的通路,并在箭头旁用“(+)”或“(-)”标注前后两者间的作用,(+)表示正相关,(-)表示负相关。
(4)根据图c中相关信息,概括出植物利用光的方式:
。
【试题立意】 该题以“不同植物为材料,在不同光质条件下探究光对植物的影响”考查信息获取和逻辑推理能力,落实生物学科素养的科学思维和科学探究。
【必备知识】 该题涉及的教材知识有光照强度、光质、CO2浓度对光合作用的影响;气孔开闭影响蒸腾速率;脱落酸促进气孔关闭;光合色素通过吸收红光和远红光调控基因表达;激素参与细胞的信号转导等。
【思维建模】
(1)
(2)
(3)
【失分提醒】 (1)可能由于对教材中脱落酸的作用记忆不准及对题干复杂信息理解不透彻,造成对光敏色素、PILI5基因、脱落酸信号通路、气孔开放程度之间的相关性确定不准。
(2)由于对“根据图c中相关信息,概括出植物利用光的方式”审题不准,可能造成回答不全面。
【参考答案】 (1)光照强度、光质 蓝光能促进光合作用相关酶的活性(或蓝光被光合色素吸收的效率更高等合理答案)
(2)突变体中PILI5基因功能缺失,阻断了光信号对气孔开放程度的调控,使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异
(3)有机物中的化学能 光敏色素
(4)通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物;通过光敏色素吸收光信号调控基因表达,影响植物生理过程
(2025·辽宁沈阳二模)为探究低钾胁迫对水稻光合作用的影响,科研团队设置对照组和缺钾组两个组,分别用正常(不缺钾)和缺钾的土壤培养两组长势相同的水稻,培养一段时间后检测水稻叶片光合作用各个指标,结果如图1所示。
演练提升
注:气孔导度表示气孔开放的程度;图中为各个指标的相对值。
(1)在使用光合作用速率测定仪测量水稻叶片光合作用速率时,测量的是叶片CO2的吸收和O2释放速率,该值 (填“能”或“不能”)代表真实的光合作用速率。据图1分析,缺钾组植物对 (填“红光”“蓝光”或“红光和蓝紫光”)的吸收减少。
解析:叶片CO2的吸收和O2释放速率代表的是净光合速率,真正光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率,在使用光合作用速率测定仪测量水稻叶片光合作用速率时,测量的是叶片CO2的吸收和O2释放速率,该值不能代表真实的光合作用速率。据图1分析,缺钾组叶绿素含量降低,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,因此缺钾组植物对红光和蓝紫光的吸收减少。
不能
红光和蓝紫光
(2)通过图1可知,缺钾会导致水稻光合速率下降,气孔导度 (填“是”或“不是”)影响光合作用速率的因素,依据是_____________________
。
解析:与对照组相比,缺钾组气孔导度下降,但胞间CO2浓度升高,说明缺钾会导致水稻光合作用速率下降,气孔导度不是影响光合作用速率的因素。
不是
缺钾组气孔导度小,但胞
间CO2浓度高
(3)暗反应中CO2的固定是由Rubisco酶催化进行的。但O2也能与CO2竞争Rubisco酶,使该酶催化C5和O2反应,生成C3和CO2,此反应过程消耗ATP和NADPH,被称为光呼吸。研究者将缺钾的土壤分成若干组,分别添加不同含量的钾肥,培养长势相同的水稻,培养一段时间后检测水稻叶片CO2固定速率及光呼吸与CO2固定速率的比值如图2所示,光呼吸过程中,C5和O2反应的场所为
。若光反应速率降低,光呼吸速率会 (填“升高”“降低”或“不变”),原因是____________________________________________________
。
叶绿体基质
降低
光反应速率降低,生成的O2、ATP和NADPH减少,故光呼吸速率下降
解析:暗反应中CO2的固定是由Rubisco酶催化进行的,C5和O2反应也由该酶催化,暗反应发生的场所是叶绿体基质,说明光呼吸过程中,C5和O2反应的场所也为叶绿体基质。O2与CO2竞争Rubisco酶,若光反应速率降低,生成的O2、ATP和NADPH减少,O2的竞争能力减弱,从而使光呼吸速率下降。
(4)根据图2实验的结果,推测缺钾导致水稻产量下降的原因可能是
______________________________________________________________
______________________________________________________________
。
解析:结合图2分析,随钾肥含量增加,光呼吸与CO2固定速率的比值下降,而CO2固定速率上升,说明缺钾导致水稻产量下降的原因可能有缺钾抑制CO2固定速率,使暗反应减慢,合成的有机物减少;同时缺钾提高了光呼吸与CO2固定速率的比值,抑制了暗反应,导致水稻光合作用被抑制,产量下降。
缺钾抑制CO2固定速率,使暗反应减慢,合成的有机物减少;同时缺钾提高了光呼吸与CO2固定速率的比值,抑制了暗反应,导致水稻光合作用被抑制,产量下降
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